Eta Carinae, Bintang yang Selamat dari Ledakan

Ledakan spektakuler yang terjadi 170 tahun lalu ternyata tidak dapat menghancurkan bintang Eta Carinae. Sistem bintang berdua yang gabungan kecerlangannya lebih dari lima juta kali terang Matahari!

Berada jauh pada jarak 7500 tahun cahaya dari Bumi, ledakan eta Carinae hampir dua abad lalu itu mirip ledakan supernova yang mengakhiri hidup sebuah bintang. Ledakan eta Carinae pada kenyataannya memang melepaskan energi yang sama besar dengan ledakan supernova.

Yang menarik, Eta Carinae, bintang yang meledak itu selamat.

Cerita dari masa lalu

Saat meledak, Eta Carinae merupakan bintang paling terang kedua yang paling terang di langit malam. Tak lama memang. Hanya dari tanggal 11 – 14 Maret 1843. Setelah itu, bintang ini meredup dan tak dapat dilihat mata telanjang setelah 1856.  tahun 1892, terjadi ledakan kecil yang menyebabkan Eta Carinae kembali terang tapi kemudian meredup lagi. Saat ini, Eta Carinae bisa diamati pada kecerlangan 4,5 magnitudo di rasi Carina dikelilingi nebula Homunculus. Nebula ini diisi oleh materi yang terlontar saat terjadi ledakan besar Eta Carinae.

Eta Carinae bukanlah bintang tunggal. Sistem ini terdiri dari dua bintang yang memiliki orbit lonjong dengan periode 5,54 tahun. Bintang primer dalam sistem Eta Carinae diduga memiliki massa awal 150 – 250 massa Matahari dan mengalami kehilangan massa setidaknya 30 massa Matahari. Bintang sekunder dalam sistem ini jauh lebih kecil tapi justru lebih panas yakni 30 – 80 massa Matahari.

Bagaimana ledakan itu terjadi dan bagaimana kedua bintang itu selamat masih jadi pertanyaan. Yang pasti kita tidak mungkin kembali ke dua abad lalu untuk mengetahui apa yang terjadi. Saat erupsi itu terjadi dan disaksikan oleh para pengamat di Bumi, spektograf belum ditemukan.

Meskipun demikian, ada cara lain untuk kembali meneliti cahaya ledakan eta Carinae dengan instrumen modern saat ini.

Alam semesta punya mesin waktunya sendiri.

Cahaya yang datang dari letusan eta Carinae tidak semuanya langsung menuju Bumi. Bergerak dengan kecepatan terbatas, cahaya dari ledakan tersebut sempat tersesat dahulu sebelum tiba di Bumi.  Jadi cahaya dari ledakan eta Carinae itu bertemu debu antarbintang yang kemudian memantulkan cahaya itu ke Bumi. Efek ini dikenal sebagai gema cahaya.

Untuk memahami lebih lanjut, dilakukan studi forensik pada cahaya yang terlambat tiba di Bumi itu. Cahaya yang bergema di angkasa ini diamati pada cahaya tampak oleh teleskop di Cerro Tololo Inter-American Observatory, Chile sejak 2003. Studi spektroskopik dilakukan dengan teleskop Magellan di Carnegie Institution for Science’s Las Campanas Observatory dan Observatorium Gemini Selatan di Chile. Yang dipelajari adalah kecepatan lontaran materi saat erupsi.

Pada saat erupsi Eta Carinae terjadi, materi yang terlontar saat ledakan mencapai kecepatan 32 juta km / jam atau 20 kali lebih cepat dibanding materi yang bisa dilontarkan bintang masif dalam angin bintang. Dengan kecepatan itu, kita bisa tiba di Pluto hanya dalam beberapa hari.

Tak hanya itu. Kecepatan materi yang terlontar dalam ledakan ini juga merupakan yang tercepat yang ditemukan dalam ledakan serupa supernova.

Sistem Tiga Bintang Eta Carinae

Untuk menjelaskan bagaimana Eta Carinae bisa selamat, para astronom menduga kalau Eta Carinae bukan sistem bintang berdua melainkan bertiga. Interaksi tiga bintang dalam satu sistem ini yang jadi pemicu terjadinya ledakan yang pada akhirnya menyisakan dua bintang.

Ketika bintang masif mengakhiri hidupnya, inti bintang akan mengalami keruntuhan menjadi bintang kompak seperti bintang neutron ataupun lubang hitam dan memicu terjadinya ledakan supernova. Pertanyaannya, bagaimana mungkin ada ledakan dasyat tapi bintang baik-baik saja. Tampaknya ada gelombang kejut yang meninggalkan bintang dan mempercepat lontaran materi. Ini terjadi ketika ada penambahan materi dan energi pada bintang yang menyebabkan bintang kemudian melontarkan sleubungnya. Tapi, energi yang ada tidak cukup untuk menghancurkan bintang itu sendiri.

Dari skenario ini, yang mungkin adalah penggabungan dua bintang. Tapi, skenario ini masih belum sesuai. Karena itulah skenario lain yang lebih mungkin diajukan. Skenario itu tak lain dari sistem bintang bertiga yang di dalamnya terjadi pertukaran massa. Singkatnya, interaksi tiga bintang dalam sistem menghasilkan kehancuran salah satu bintang dan menyisakan dua bintang lainnya.

Bagaimana ceritanya?

Pada awalnya Eta Carinae merupakan sistem bintang bertiga dengan dua bintang besar mengorbit sangat dekat sedangkan bintang ketiga mengorbit dari jauh. Saat bintang paling masif dalam sistem ini mendekati akhir hidupnya, bintang mulai mengembang dan melontarkan materinya ke bintang kedua di dekatnya yang lebih kecil.

Penambahan massa yang hampir mencapai 100 massa Matahari menyebabkan bintang pasangan jadi sangat terang dan jadi bintang paling masif dalam sistem. Di sisi lain, si bintang donor sekarang hanya tersisa 30 massa Matahari dengan lapisan hidrogennya sudah terlucuti menyisakan inti helium yang panas. Bintang ini justru jadi bintang sekunder.

Transfer massa yang terjadi pada dua bintang yang mengorbit pada jarak dekat tersebut, menyebabkan orbit sistem jadi lebih lebar dan terjadi gangguan kesetimbangan gravitasi pada sistem. Pusat massa sistem sekarang berada di dekat bintang paling masif dan bintang donor yang hanya tersisa inti helium bergerak menjauh.

Saat bergerak menjauh, bintang ini bertemu bintang ketiga yang tadinya jauh. Interaksi gravitasi keduanya menyebabkan bintang ketiga masuk ke dalam sistem dan akhirnya bergabung dengan bintang masif penerima massa dan menyebabkan terjadinya lontaran materi sebanyak 10 massa Matahari.

Pada tahap awal merger, materi yang terlontar sangat padat dan bergerak cukup lambat seiring pergerakan dua bintang yang berpilin saling mendekat satu sama lainnya. Pada akhirnya, saat kedua bintang bergabung, terjadi ledakan dasyat yang melontarkan materi dengan kecepatan 10 kali lebih cepat.

Lontaran materi saat ledakan bergerak cepat dan bertemu dengan materi yang terlontar pada tahap awal merger yang bergerak jauh lebih lambat. Pertemuan ini membuat materi yang terlontar pada tahap awal merger jadi panas dan bersinar terang, seperti yang dilihat para astronom dalam ledakan bersejarah 170 tahun lalu. Materi yang terlontar inilah yang membentuk lobus bipolar raksasa berbentuk barbel yang mengelilingi kedua bintang yang tersisa. Lobus bipolar inilah yang kita kenal sebagai Nebula Homunculus.

Inti bintang donor yang sekarang jadi bintang sekunder akhirnya memperoleh kestabilan di dalam sistem, mengorbit pusat massa setiap 5,5 tahun dalam orbit yang sangat lonjong. Interaksi keduanya menghasilkan gelombang kejut sinar-X.

Dengan mempelajari Eta Carinae, para astronom akan dapat memahami interaksi sistem bintang ganda maupun sistem multi bintang dan evolusinya. Apalagi kematian sebuah bintang masif juga menjadi penyedia materi bagi bintang generasi berikutnya.